Version: 2020.2
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重要的类 - Mathf

Important Classes - Time and Framerate Management

The Time Class

Unity’s Time class provides a number of important basic properties which allow you to work with time-related values in your project.

The descriptions for each member of Time script reference page are self explanatory, and that is the best place to learn about them.

Listed here is a small selection of examples to provide an idea of the common and typical uses:

Time.time returns the amount of time since your project started playing.

Time.deltaTime returns the amount of time that elapsed since the last frame completed.

Time.timeScale represents the rate at which time elapses. You can read this value, or set it to control how fast time passes, allowing you to create slow-motion effects.

For the full list of time-related properties, see the Time script reference page.

Framerate Management

借助 Update 函数,可定期通过脚本监控输入和其他事件,并采取适当的操作。例如,可在按下“forward”键时移动一个角色。在处理这种基于时间的动作时要记住的一项重要规则是,游戏的帧率不是恒定的,并且 Update 函数调用之间的时间长度也不是恒定的。

举例来说,假设在一项任务中需要逐步向前移动某个对象,一次一帧。起初看起来好像可以在每帧将对象移动一个固定距离:

//C# script example
using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ExampleScript : MonoBehaviour {
    public float distancePerFrame;
    
    void Update() {
        transform.Translate(0, 0, distancePerFrame);
    }
}

但是,如果帧时间不是恒定的,那么对象看起来会以不规则的速度移动。如果帧时间为 10 毫秒,那么对象将以 distancePerFrame 的距离每秒前进一百次。但如果帧时间增加到 25 毫秒(比如由于 CPU 负载的原因),那么对象每秒只会前进四十次,因此移动的总距离更短。解决方案是通过可从 Time.deltaTime 属性读取的帧时间来缩放移动距离大小:

//C# script example
using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ExampleScript : MonoBehaviour {
    public float distancePerSecond;
    
    void Update() {
        transform.Translate(0, 0, distancePerSecond * Time.deltaTime);
    }
}

请注意,此移动距离现在为 distancePerSecond 而不是 distancePerFrame。随着帧率的变化,移动步长大小也会相应改变,因此对象的速度将保持不变。

Fixed Timestep

与主帧更新不同,Unity 的物理系统_会_工作到固定的时间步长,这对于模拟的准确性和一致性很重要。在物理更新开始时,Unity 通过将固定的时间步长值添加到上次物理更新结束的时间来设置“警报”时间。然后,物理系统将执行计算,直到警报响起。

可从 Time 窗口中更改固定时间步长的大小,并可使用 Time.fixedDeltaTime 属性从脚本中读取该值。请注意,较低的时间步长值将产生更频繁的物理更新和更精确的模拟,但代价是更大的 CPU 负载。除非要对物理引擎提出很高的要求,否则可能不需要更改默认的固定时间步长。

Maximum Allowed Timestep

固定的时间步长使物理模拟能够实时保持准确,但是在游戏大量使用物理系统并且游戏帧率也变低的情况下(例如,由于游戏中存在大量对象),可能会导致问题。必须在常规物理更新之间“挤压”主帧更新处理;如果要进行大量处理,则可在单个帧期间进行多个物理更新。由于帧时间、对象位置和其他属性在帧开始时被冻结,因此图形可能与更频繁更新的物理系统不同步。

当然,只有这么多的 CPU 处理能力,但 Unity 可以选择让您有效地减慢物理时间,让帧处理能够赶上来。Maximum Allowed Timestep 设置(位于 Time 窗口中)可限制 Unity 在指定的帧更新期间处理物理系统和 FixedUpdate 调用所花费的时间。如果帧更新花费的时间超过 Maximum Allowed Timestep 设置,则物理引擎将“让时间停止”并让帧处理赶上。一旦帧更新完成,物理引擎将恢复,就好像让时间停止后没有流逝一样。这种情况下的结果是刚体不会像正常情况下那样实时完美移动,而会稍微减慢。然而,物理“时钟”仍将跟踪它们,就像它们正常移动一样。物理时间的减慢通常是不明显的,并且是针对游戏性能的合理折衷。

Time Scale

对于特殊效果,例如“子弹时间”,有时减慢游戏时间的流逝会很有用,能够使动画和脚本响应以较低的速率发生。此外,有时可能希望完全冻结游戏时间,就像游戏暂停时一样。Unity 有一个 Time Scale 属性可以控制游戏时间相对于实时时间的进展速度。如果该标度设置为 1.0,则游戏时间与实时时间匹配。值为 2.0 会使 Unity 中的时间流逝速度加倍(即,动作将加速),而值为 0.5 则会将游戏速度减半。值为零将使时间完全“停止”。请注意,时间标度实际上并不会降低执行速度,而只是更改了通过 Time.deltaTimeTime.fixedDeltaTime 报告给 Update 和 FixedUpdate 函数的时间步长。当游戏时间减慢时,调用 Update 函数的频率可能高于平常,但每帧报告的 deltaTime 步长将会缩短。其他脚本函数不受时间标度的影响,因此您可以在游戏暂停时显示具有正常交互的 GUI。

Time 窗口有一个属性可用于全局设置时间标度,但使用 Time.timeScale 属性从脚本设置该值通常更有用:

//C# script example
using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ExampleScript : MonoBehaviour {
    void Pause() {
        Time.timeScale = 0;
    }
    
    void Resume() {
        Time.timeScale = 1;
    }
}

Capture Framerate

一个非常特殊的时间管理案例是您希望将游戏过程录制为视频。由于保存屏幕图像的任务需要相当长的时间,因此如果在正常游戏过程中尝试执行此操作,则游戏的常规帧率将大幅降低。这将导致视频无法反映游戏的真实性能。

幸运的是,Unity 提供了一个 Capture Framerate 属性可用于解决该问题。该属性的值设置为零以外的任何值时,游戏时间将减慢,而帧更新将以精确的定期时间间隔发出。帧之间的时间间隔等于 1 / Time.captureFramerate,因此如果该值设置为 5.0,则每五分之一秒更新一次。随着对帧率的要求有效降低,在 Update 函数中便有了时间保存截屏或采取其他操作:

//C# script example
using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ExampleScript : MonoBehaviour {
    // Capture frames as a screenshot sequence. Images are
    // stored as PNG files in a folder - these can be combined into
    // a movie using image utility software (eg, QuickTime Pro).
    // The folder to contain our screenshots.
    // If the folder exists we will append numbers to create an empty folder.
    string folder = "ScreenshotFolder";
    int frameRate = 25;
        
    void Start () {
        // Set the playback framerate (real time will not relate to game time after this).
        Time.captureFramerate = frameRate;
        
        // Create the folder
        System.IO.Directory.CreateDirectory(folder);
    }
    
    void Update () {
        // Append filename to folder name (format is '0005 shot.png"')
        string name = string.Format("{0}/{1:D04} shot.png", folder, Time.frameCount );
        
        // Capture the screenshot to the specified file.
        Application.CaptureScreenshot(name);
    }
}

尽管使用这种技术录制的视频通常看起来非常好,但是当速度减慢时,游戏很难运行。您可能需要尝试使用 Time.captureFramerate 的值来确保充足的录制时间,但不会过度复杂化测试播放器的任务。

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